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基于“自由能”,可擴展出哪些技術?

2020/01/19
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“自由能”的概念在物理中是對熱力學系統(tǒng)內能的描述,它可以用于對外做功,包括有 Gibbs、Helmholtz 以及 Landau 自由能等定義。對于其它大多數(shù)人來說自由能的概念就像野蜂飛舞的世界非常凌亂和模糊。

利用自由能發(fā)電會涉及到很多發(fā)明家所做的一些令人難以理解、充滿神秘的事情;有時它代表已經被廢棄的“永動機”;有的時候它代表一種可以從自然界中可以免費、或者很便宜就可以獲得的能源,比如熟悉的風能、太陽能等;有時它表示水變油技術,磁鐵發(fā)電技術,或者地球運轉驅動的發(fā)熱技術等等。
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最早的自由能的概念是從上上個世紀末產生的。在 1880 年年末,貿易雜志電氣科學版發(fā)表文章預測在不久的將來會出現(xiàn)自由電能,關于電能的神奇發(fā)現(xiàn)變得無處不在。Nikola Tesla 展示了通過高頻電磁場可以點亮燈泡,對此人們對前所未有現(xiàn)象充滿了激動人心的想象。

之后的 20 年內,出現(xiàn)了汽車、飛機、電影、錄音機、電話機、收音機以及照相機等,從維克多利亞時代走過的的人類開始置身于各種新奇事物。

普通人第一次都可以展望來烏托邦似的美好未來,人們可以自由使用交通、通信、房屋以及自己喜歡的工作,每個人都可以對未來分得一塊蛋糕。

但真實世界是什么樣子?在科技爆炸的今天,自由電能出現(xiàn)了嗎?對于自由電能興奮的預測被真實科學證實了嗎?

這個問題的答案是否的的,沒有免費可用的自由能。只是隨著技術的進步,人們獲得電能的成本變得越來越低了。

現(xiàn)在的一些“自由能技術”新發(fā)現(xiàn)大都采用了一種新的迷惑人的形式,它們聲稱可以不使用能量,或者使用很少的能量就可以獲得更大的能量輸出,包括但不限于以下幾大類技術:

(1)輻射能量:這類自由能技術聲稱可以從周圍環(huán)境中通過所謂的“蒸餾分離”技術來獲得這類輻射能源;有的方案稱可以收割真空中量子漲落的自由能量。

(2)永磁發(fā)電技術:這類自由能技術核心就是通過永磁鐵所產生的磁場在線圈里產生多于驅動永磁鐵運動的電能,或者在金屬內通過渦流產生更多的熱量。

(3)機械加熱器:在液體中運動的物體會受到阻尼力,進而會對液體做功。這部分的做工能量轉化成液體的熱能。這類自由能技術聲稱通過特殊設計的機械裝置,可以在液體中產生比輸入的機械能多出十倍以上的熱能,基于此可以無窮放大能量。

(4)高效電解技術:水可以通過電解分解成氫氣和氧氣。氫氣和氧氣化合之后會產生電能或者熱能。這類自由能技術往往是通過增加一些神秘的電解質或者催化劑,可以提高水分解的效率,使得分解所使用的能量低于氫氣和氧氣重新燃燒所發(fā)出的能量。

(5)旋渦能:現(xiàn)代內燃機大都 依靠燃料燃燒所產生高壓推動活塞或者扇葉做功產生能量,自然界中也存在低壓做功的形式,就像颶風 ,通過低壓或者真空的吸附作用做功。于是就產生了一大類聲稱可以利用旋渦能量發(fā)電技術,在不需要消耗燃料的情況下發(fā)電。

(6)冷聚變技術:始作俑者是在 1989 年兩位來自美國 Utah 大學的化學家聲稱在實驗室內實現(xiàn)了核聚變。雖然六個月后被證實是虛假的,但這個思想點燃了很多以此開發(fā)自由能量的技術想法。

(7)太陽能高效熱泵:普通的家用冰箱的制冷能效比可以達到 3 以上,即消耗一份的電能,可以將三分以上的熱能從制冷室轉移到環(huán)境中。在某些利用太陽能熱轉換器方案中,可以將制熱能效提高到 8 到 10 倍??此七@其中存在能量放大,但只是能量在不同形式之間轉移,并不代表可以用于做功的能量變大了。

人類社會的發(fā)展對于能源,特別是清潔、低廉的能源需求是迫切和巨大的,一代又一代的科學家在為此做著不斷的努力,包括利用熱核聚變在內的很多技術在逐步得到提高。但像前面視頻中的所謂的自由能發(fā)電的技術并不是與其所顯示的那樣的效果,可以權且將它們看成可以用于娛樂的魔術吧。

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公眾號TsinghuaJoking主筆。清華大學自動化系教師,研究興趣范圍包括自動控制、智能信息處理、嵌入式電子系統(tǒng)等。全國大學生智能汽車競賽秘書處主任,技術組組長,網稱“卓大大”。